题目

题型：南开区二模难度：来源：

我们知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷．物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在.1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据．磁谱仪的核心部分如图所示，PQ、MN是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行．宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹．假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点，已知氢核质量为m，电荷量为e，PQ与MN间的距离为L，磁场的磁感应强度为B．
（1）指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹？（不要求写出判断过程）
（2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径；
（3）反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少？

答案

（1）a、b、c、d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹．
（2）对氢核，在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
evB=m

v2

R

；
解得R=

mv

eB

；
（3）由图中几何关系知：



so′d=R-

R2-L2

=

mv

eB

-

m2v2 e2B2

-L2；
所以反氢核与氢核留下的痕迹之间的距离sad=2so′d=

2mv

eB

-2

m2v2 e2B2 -L2

；
答：（1）a、b、c、d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹；
（2）反氢核与氢核留下的痕迹之间的距离sad=2so′d=

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eB

-2

m2v2 e2B2 -L2

．